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双处理器控制数字化焊接电源单片机系统的研究

李力  
【摘要】: 随着焊接技术的广泛应用,生产中对焊接质量与焊接生产效率的要求越来越高。高质量高效率的焊接离不开高水平的焊接电源。随着数字化、智能化技术的发展,数字化焊接电源系统的研究已经成为该领域的前沿和热门课题,并代表了当今焊接电源发展的方向。 本文深入分析了国内外数字化焊接电源的研究进展,从完善数字化焊接电源系统以及充分发挥数字化优势的角度出发,采用单片机+DSP双处理器架构,设计了一套可灵活应用于CO2焊等多种焊接方法的焊接电源数字化控制系统,并主要对其单片机系统做了深入研究和设计。 本文根据双处理器控制数字化焊接电源对于单片机系统的功能要求,设计了其硬件电路,建立了功能丰富的单片机系统软、硬件平台。本文重点设计并实现了人机交互模块,该模块采用了网状结构,即在传统树形结构的基础上增加了焊接向导功能。它能够灵活方便的进行页面跳转,实现了焊接方法等机器参数的选择、焊接参数的设置与存储、参数的动态显示与实时调节等功能。整个人机交互模块具有功能丰富、界面友好,显示直观、操作灵活等特点。 本文实现了焊接时序控制功能,对整个焊接过程中单片机与DSP之间的动作进行了协调,设计并实现了二步与四步两种不同的时序操作方式。 本文完成了单片机与DSP之间通信接口的硬件与软件设计,制定了可靠的通信协议,实现了双处理器之间的稳定通信;对单片机与上位机之间的通信进行了初步讨论,设计了RS-485远程通信接口和上位机操作界面。 本文采用PI控制策略设计了送丝调速系统,并建立了系统仿真模型,利用Simulink软件仿真确定了PI控制参数,然后以此指导实际,对PI控制参数进行了实验整定。 实验研究表明,本文所设计的单片机系统实现了人机交互功能,能够完成焊接时序操作,送丝系统速度输出准确可靠,能满足CO2焊接电源的要求,并为今后多功能数字化焊接电源系统的设计与研究提供了可靠的软硬件平台。


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